Розрахунок теплообміну в топочній камері котла
Метою розрахунку теплообміну в топці являється визначення температури продуктів згорання на виході із топки.
В топці проходять два основних процеси – горіння палива, а також важкий теплообмін між продуктами згорання та поверхнями нагріву. В теплообміні переважає радіаційна складова, а конвективній належить незначна частина.
3.1 Геометрична характеристика топки
Площа стін та об’єм топки визначається за допомогою креслення котла.
Загальна площа стін визначається за формулою, м2:
де фронтальна стінка визначається за формулою:
Задня стінка визначається за формулою:
Бокова стінка визначається за формулою:
− висота фронтальної стінки топки;
– висота задньої стінки топки;
– висота бокової стінки топки;
– ширина фронтальної за задньої стінок топки;
– ширина бокової стінки топки.
Загальна площа стін топки складе:
Об’єм топки визначається за форулою:
Поверхонь нагріву настінних екранів визначається за формулою:
де − площа стін топки, яка занята екраном,
– ступінь екранування топки.
[2];
де фронтальна стінка, що зайнята екраном, визначається за формулою:
Задня стінка, що зайнята екраном, визначається за формулою:
Бокова стінка, що зайнята екраном, визначається за формулою:
− відстань між осями крайніх труб даного екрану;
− освітлена довжина екранних труб.
Ефективна товщина випромінюючого шару пламені, м :
Рисунок 3.1 Розміщення трубок екрану в топці
3.2 Розрахунок теплообміну в топці:
Корисне теплове виділення в топці,кДж/м3:
де Qп – тепло, яке вводиться в топку з повітрям,кДж/м3:
По таблиці 2.3 визначимо ентальпію повітря,що подається при :
=1894,48 кДж/м3;
Та ентальпію присосів повітря при :
=371,3 кДж/м3;
=1,15 – коефіцієнт надлишку повітря на виході з топки;
=0,05 − величина присосів повітря [2].
Визначимо параметр М, що враховує розподіл температури в топці:
де Хт – відносний рівень розташування пальників:
де − висота розташування пальника, задана конструктивним розміром.
− висота топки, задана конструктивним розміром.
Середній коефіцієнт теплової ефективності екранів:
де = 0,65 – коефіцієнт, який враховує забруднення;
Приймаємо приблизну температуру димових газів на виході з топки . По таблиці 2.4 визначимо ентальпію продуктів згорання на виході з топки:
кДж/м3.
Кількість тепла при адіабатному згоранні:
Температуру адіабатного згорання визначаємо по таблиці 2,4:
Середня сумарна теплоємність продуктів згорання на 1м3 визначається, кДж/(м3∙К):
Сумарний парціальний тиск 3-х атомних газів, МПа:
де =0,261 − сумарна об’ємна доля 3-х атомних газів, (табл. 2.1).
Коефіцієнт послаблення променів топочної середи, (1/м∙МПа):
− коефіцієнт послаблення променів 3-х атомними газами, 1/м∙МПа:
де = 0,179 – об’ємна доля водяної пари, (табл. 2.1);
− температура димових газів на виході з топки;
− сумарний парціальний тиск 3-х атомних газів .
Коефіцієнт послаблення променів сажистими частками, 1/м∙МПа:
Знайдемо коефіцієнт послаблення променів топочної середи:
Міра чорноти факела:
де – коефіцієнт, який враховує долю топкового об’єму, заповнену частиною факела, що світиться.
;
– міра чорноти, яку б мав факел при заповненні топки лише світним пламенем;
− міра чорноти, яку б мав факел при заповненні топки лише не світними 3-атомними газами.
Міра чорноти топки:
Кількість тепла, сприйнятого в топкі на 1 м3 палива, кДж/м3:
Визначаємо поверхонь стін топочної камери:
Визначимо дійсну температуру газів на виході із топки:
Приймаємо температуру на виході із топки = 1103,5
.
По табл. 2.4 визначимо ентальпію продуктів згорання на виході із топки:
кДж/м3.
Перераховуємо кількість тепла, сприйнятого в топці на 1 м3 палива, кДж/м3: